[1]Изобретение относится к способам получения композиционных строительных материалов, в частности полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) для приготовления асфальтобетонных смесей, использующихся при строительстве дорог, мостов и аэродромов.
[2]Известны полимерно-битумные вяжущие материалы (ПБВ) на основе блок-сополимеров на основе бутадиена и стирола, которые отвечают требованиям, предъявляемым к данным материалам по эластичности, трещиностойкости, деформативности и растяжимости при низких температурах, а также теплостойкости, и на которые разработан ГОСТ Р 52056-2003.
[3]К числу основных эксплуатационных недостатков ПБВ по ГОСТ Р 52056-2003 следует отнести использование в качестве основы вяжущего материала битума строго определенного качества по ГОСТ 22245-90, который получают окислением гудрона, за счет чего возрастает стоимость вяжущего и снижается его уровень качества. Этот недостаток можно отнести ко всем российским полимерно-битумным вяжущим материалам на основе окисленного битума. Самым же серьезным недостатком российских ПБВ является использование дорогостоящих пластификатора (индустриального масла И-40) и полимеров-термоэластопластов, в качестве которых используют стирол-бутадиенстирольные каучуки (СБС).
[4]Известно полимерно-битумное вяжущее (ПБВ), включающее смесь вязкого дорожного битума с полимерами - блок-сополимерами типа стирол-бутадиен-стирол (СБС) в соответствии с ГОСТ Р 52056-2003. Полимерно -битумное вяжущее содержит блок-сополимер в количестве 2-4 масс. % и битум – остальное. ПБВ может содержать дополнительные компоненты,
[5]например масло индустриальное [патент на изобретение RU 2038360 С1, МПК C08L95/00. Заявка №94035647/33 от 12.10.1994, опубликовано 27.06.1995].
[6]Процесс приготовления полимерно-битумного вяжущего занимает 8-20 часов. По техническим показателям ПБВ на основе СБС соответствуют требованиям и нормам.
[7]Недостатками данного ПБВ и способа его получения являются длительность изготовления ПБВ, расслоение продукта при длительном хранении и транспортировке и дорогостоящие пластификаторы.
[8]Наиболее близким решением к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту от его использования является известная битумно-полимерная мастика [патент на изобретение RU 2181733 С2, МПК C08L 95/00. Заявка №2000108065/04 от 03.04.2000,опубликовано 27.04.2002 в Бюл. № 12], изготавливаемой путем смешения нефтяных дорожных битумов и сополимеров стирола и бутадиена (СБС) в присутствии пластификаторов, например, ПБВ, содержащее битум и полимерный модификатор его свойств - низкоокисленный атактический полипропилен средневязкостной, а в качестве битума - или битум, или его смесь с карбоцепными полимерами при содержании последних в смеси 2-5 мас. %.
[9]Недостатком данного изобретения является частичная совместимость сополимеров и битумных компонентов, сказывающаяся на стабильности системы при хранении и транспортировке свыше 5 часов в горячем состоянии и их высокое ценообразование.
[10]Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение прочностных свойств, таких как растяжимость, температура размягчения, эластичность и однородность.
[11]Данный технический результат достигается за счет введения в битум при постоянной температуре 170 - 180 °С полимерного модификатора, включающего в свой состав этиленпропиленовый каучук и полиэтилен (EPDM/PE), в следующем соотношении, в масс. %:
[12]| битум | 95 % |
| полимерный модификатор EPDM/ PE | 5%. |
[13]При этом этиленпропиленовый каучук и полиэтилен взяты в массовом соотношении 70:30 масс. %.
[14]Способ получения полимерно-битумного вяжущего для дорожного покрытия, включающего предварительное размельчение модификатора, включающий в свой состав этиленпропиленовый каучук и полиэтилен (EPDM/ PE); введение в модификатор битума, предварительно разогретого до температуры 170-180 °С, при этом смешивание компонентов проводят с помощью механического мешалки, оснащенной смешивающей насадкой, в течение 1-2 часов до образования однородной смеси без комочков.
[15]Для получения ПБВ для дорожного покрытия используются дорожные битумы марок БНД 60/90 и БНД 90/130. Полимерный модификатор, включающий в свой состав этиленпропиленовый каучук и полиэтилен (EPDM/ PE), представляет собой твердое гранулированное вещество, размер гранул составляет 3-5 мм.
[16]Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) включает битум и полимерный модификатор, содержащего этиленпропиленовый каучук (EPDM) и полиэтилен (PE) в соотношении 70/30 мас.%. Способ получения полимерно -битумного вяжущего заключается во введении при перемешивании в битум при температуре 170-180°С полимерного модификатора взятого в количестве 5 мас.% от массы композиции до полного растворения.
[17]Полимерно-битумное вяжущее для дорожного покрытия химически не взаимодействуют с битумом. Растворяясь или диспергируясь в процессе перемешивания, они способствуют упрочнению его структуры. Небольшие количества полимера способны растворяться в низкомолекулярной части битума. При введении полимера в битум 5%, первый распределяется в виде отдельных, не связанных между собой частиц, создавая тем самым коагуляционную структуру с тиксотропными свойствами, обусловленными межмолекулярными силами сцепления структурных элементов. Эффект их действия в композиции аналогичен влиянию наполнителя.
[18]Полученное полимерно-битумное вяжущее для дорожного покрытия обладает как высокими прочностными свойствами, так и достаточной эластичностью. При его производстве не используются дорогостоящие пластификаторы и применяют более дешевые и доступные компоненты. Это позволяет расширить ассортимент вяжущих материалов для дорожно-строительных работ, соответствующих уровню основных нормативных требований к полимерно-битумным вяжущим (см. таблицу).
[19]Таблица – Сравнительный анализ
[20]| Наименование показателя | Требования ГОСТ 52056-2003 для ПБВ 60/90 | ДСТ
(5%) | KALPREN
(5%) | EPDM+ PE
(5%) |
| 1 Глубина проникания иглы, 0,1 мм, не менее, при температуре: | | | | |
| 25 °С | 60 | 74 | 62 | 78 |
| 0 °С | 32 | 28 | 20 | 30 |
| 2. Растяжимость, см, не менее, при температуре: | | | | |
| 25 °С | 25 | 20 | 17 | 26 |
| 0 °С | 11 | 3,6 | 9,5 | 10,0 |
| 3. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже | 54 | 48,5 | 51 | 55 |
| 4. Эластичность, %, не менее, при температуре: | | | | |
| 25 °С | 80 | 42 | 62 | 63 |
| 0 °С | 70 | 36 | 61 | 62 |
| 5. Однородность | Однородно | Однородно | Не однородно, полимер после нагревания всплыл | Однородно |
